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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der
Gattung des Hauptanspruchs.
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Beispielsweise
ist aus der
DE 199
50 760 A1 ein Brennstoffeinspritzventil mit einem piezoelektrischen
oder magnetostriktiven Aktormodul bekannt, welches in Wirkverbindung
mit einer Ventilnadel steht. Die Ventilnadel weist an ihrem abspritzseitigen Ende
einen Ventilschließkörper auf,
der mit einer Ventilsitzfläche
zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Ein Koppler, welcher zur Hubübersetzung
und zum Ausgleich von Längenänderungen
von Bauteilen des Brennstoffeinspritzventils, insbesondere des Aktors, dient,
ist abströmseitig
des Aktormoduls angeordnet. Der Koppler weist zwei gegeneinander
axial bewegliche Abschnitte auf, die mittels eines spiralförmigen Federelements
in axialer Richtung auseinander gedrückt und damit vorgespannt werden.
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Nachteilig
bei dem aus der obengenannten Druckschrift bekannten Brennstoffeinspritzventil
ist insbesondere, daß ein
spiralförmiges
Federelement relativ viel Bauraum beansprucht.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil
mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den
Vorteil, daß die
Baugröße bei gleichen
elastischen Eigenschaften kleiner gewählt werden kann.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen
Brennstoffeinspritzventils möglich.
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In
einer ersten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
ist der Koppler zuströmseitig
des Aktors angeordnet. Dadurch ist der Koppler leicht zugänglich und
montierbar.
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Vorteilhaft
ist es zudem, die Tellerfeder in einer Ausnehmung anzuordnen. Die
Tellerfeder ist dadurch leichter montierbar.
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Außerdem ist
es vorteilhaft, daß in
die zweite Ausnehmung ein Zwischenstück mit einem radialen zweiten
Spiel, das idealerweise 2 bis 10 Mikrometer beträgt, in die zweite Ausnehmungen
eingreift. Dadurch läßt sich
in einfacher Weise ein zwischen dem Zwischenstück und dem ersten Abschnitt
liegendes zweites Volumen bilden.
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Vorteilhafterweise
ist die zweite Ausnehmung zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch
oder rotationszylindrisch, und das Zwischenstück zylindrisch, insbesondere
kreiszylindrisch, rotationszylindrisch oder hohlzylindrisch, geformt.
Der Koppler läßt sich
so in einfacher Weise herstellen und Herstellungstoleranzen können mit
geringerem Aufwand eingehalten werden.
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Ist
der das Spiel herstellende zweite Spalt, das erste Volumen und das
zweite Volumen vollständig
mit einem idealerweise aus einem Öl oder einem Gel bestehenden Hydraulikmedium
gefüllt,
so arbeitet der Koppler auch bei verschiedenen Temperaturen zuverlässig.
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In
einer weiteren Weiterbildung des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
weist der zweite Abschnitt eine dritte Ausnehmungen auf, in die
der erste Abschnitt mit einem durch einen Spalt gebildeten ersten
radialen Spiel, welches idealerweise zwischen 2 und 10 Mikrometer
beträgt,
zumindest teilweise eingreift. Dadurch läßt sich in einfacher Weise
ein zwischen dem ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt liegendes
erstes Volumen bilden.
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Vorteilhafterweise
ist die dritte Ausnehmung und der erste Abschnitt zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch
oder rotationszylindrisch, geformt. Der Koppler läßt sich
so in einfacher Weise herstellen und Herstellungstoleranzen können mit
geringerem Aufwand eingehalten werden.
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Vorteilhaft
ist es außerdem,
daß ein
flexibler Abschnitt den zweiten Abschnitt mit dem ersten Abschnitt
verbindet und dabei einen Membranraum begrenzt. Der Membranraum
läßt sich
dadurch besonders einfach herstellen.
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Im
Weiteren ist es vorteilhaft, den Membranraum mittels zumindest einer
Leitung mit dem ersten und/oder zweiten Volumen zu verbinden. Dadurch läßt sich
daß hydraulische
Verhalten des Kopplers, zusätzlich
zur Drosselwirkung der Spalte, beeinflussen.
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Vorteilhaft
ist es weiterhin, den flexiblen Abschnitt als lochscheibenförmige Membran
auszubilden. Der Membranraum läßt sich
dadurch in einfacher Weise herstellen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
ist der erste Spalt, das erste Volumen und der Membranraum vollständig mit
dem, idealerweise aus einem Öl
oder einem Gel bestehenden Hydraulikmedium, gefüllt.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine vereinfachte schematische
axiale Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil,
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2 eine ausschnittsweise
schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im
Bereich des Kopplers und
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3 eine ausschnittsweise
schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im
Bereich des Kopplers.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung beispielhaft beschrieben. Übereinstimmende Bauteile sind
dabei in den Figuren mit übereinstimmenden
Bezugszeichen versehen.
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Ein
in 1 in einer axialen
Schnittdarstellung gezeigtes erfindungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil 1 dient
insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum
einer gemischverdichtenden, selbst- oder fremdgezündeten Brennkraftmaschine.
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In
einem Ventilgehäuses 5 sind
eine Ventilnadel 6, ein Aktormodul 3 und ein hydraulischer Koppler 4 koaxial
angeordnet. Die abströmseitig
des Aktormoduls 3 angeordnete Ventilnadel 6 durchgreift das
abströmseitig
Ende des Ventilgehäuses 5 an
einer in einem Ventilsitzkörper 9 ausgebildeten
Abspritzöffnung 8.
Am abströmseitigen
Ende der Ventilnadel 6 ist ein Ventilschließkörpers 7 ausgebildet,
der mit einer an dem Ventilsitzkörper 9 ausgebildeten
Ventilsitzfläche 33 zu
einem Dichtsitz zusammenwirkt. Das Innere des Ventilgehäuses 5 wird
durch ein lochscheibenförmiges
Zwischenelement 10 in einen zuströmseitig liegenden Aktorraum 16 und
einen abströmseitig
liegenden Brennstoffraum 17 unterteilt. Das Zwischenelement 10 ist
im Bereich seines Außenumfangs
stoffschlüssig
und hermetisch dicht mit den radial liegenden Seiten des Ventilgehäuses 5 gefügt. Das
Zwischenelement 10 weist eine in diesem Ausführungsbeispiel
zentriert liegende erste Ausnehmung 12 auf, durch die die
Ventilnadel 6 hindurchgreift.
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Der
Aktorraum 16 wird im Bereich der in der ersten Ausnehmung 12 geführten Ventilnadel 6 durch eine
Dichtung 13 gegenüber
dem Brennstoffraum 17 abgedichtet. Die Dichtung 13 ist
stoffschlüssig
und hermetisch dicht mit der Ventilnadel 6 und dem Zwischenelement 10 verbunden,
besteht beispielsweise aus Stahl und ist flexibel. Der Brennstoffraum 17 weist
seitlich eine Brennstoffzuführung 11 auf,
durch die dem Brennstoffraum 17 Brennstoff druckbehaftet zugeführt wird.
Eine spiralförmige,
die Ventilnadel 6 umlaufende Rückstellfeder 14 spannt
die Ventilnadel 6 entgegen der Abspritzrichtung vor. Die
Rückstellfeder 14 ist
dabei zwischen dem Zwischenstück 10 und einem
zuströmseitig
davon angeordneten, an der Ventilnadel 6 fixierten Flansch 15 eingespannt.
Die Federkraft der Rückstellfeder 14 zieht
den Ventilschließkörper 7 bei
dem in diesem Ausführungsbeispiel
nach außen öffnenden
Brennstoffeinspritzventil 1 in den Dichtsitz. Das zuströmseitige
Ende des Ventilgehäuses 5 ist
mit einem Deckel 21 hermetisch dicht verschlossen.
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Das
Aktormodul 3 besteht aus einem stabförmigen Aktor 2, einem
als Rohrfeder ausgebildeten Federelement 20, einem plattenförmigen,
auf dem zuströmseitigen
Ende des Aktors 2 aufliegenden Aktorfuß 19 und einem auf
dem abströmseitigen
Ende des Aktors 2 aufliegenden Aktorkopf 18. Das Federelement 20 ist
an den sich zugewandten Seiten von Aktorkopf 18 und Aktorfuß 19 gefügt und drückt den Aktor 2 zwischen
dem Aktorkopf 18 und Aktorfuß 19 mit einer Vorspannung
zusammen.
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Der
hydraulische Koppler 4 weist im wesentlichen einen zylinderförmigen ersten
Abschnitt 23 und einen zylinderförmigen zweiten Abschnitt 24 auf. Im
zweiten Abschnitt 24 ist zuströmseitig eine dritte hohlzylinderförmige Ausnehmungen 34 angeordnet, in
die der erste Abschnitt 23 eingreift. Ein zwischen dem
ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt angeordnetes erstes Volumen 36 ist
durch die axiale Verschiebbarkeit des ersten Abschnitts 23 gegenüber dem
zweiten Abschnitt 24 variierbar. Abströmseitig, koaxial im ersten
Abschnitt 23 angeordnet, befindet sich eine ebenfalls hohlzylindrische
zweite Ausnehmung 30. In der zweiten Ausnehmung 30 ist
eine Tellerfeder 28 fest gefügt. Die Tellerfeder 28 stützt sich
andererseits am Boden der zylindrischen dritten Ausnehmungen 34 ab
und drückt
somit den ersten Abschnitt 23 und den zweiten Abschnitt 24 auseinander.
Der zweite Abschnitt 24 stützt sich wiederum mit seiner
abströmseitigen
Seite auf der zuströmseitigen Seite
des Aktorfußes 19 auf.
Der erste Abschnitt 23 stützt sich dabei mit seiner zuströmseitigen
Seite über
ein stabförmiges
Verbindungsstück 22 an
der Innenseite des Deckels 21 ab.
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Der
erste Abschnitt 23 ist mit einem in 2 und 3 dargestellten
ersten Spiel 35, welches Idealerweise zwischen 2 und 10
Mikrometer beträgt
und durch einen in 2 und 3 dargestellten ersten Spalt 27 erzeugt
ist, in der dritten Ausnehmungen 34 geführt. Das Verhältnis der
minimalen Eingreiftiefe des ersten Abschnitts 23 in die
dritte Ausnehmung 34 zum Durchmesser des ersten Abschnitt 23 ist
so bemessen, daß sich
der zweite Abschnitt 23 nicht verkannten kann. Zuströmseitig
des ersten Abschnitts 23 und des zweiten Abschnitts 24 ist
ein membranartiger und lochscheibenförmiger flexibler Abschnitt 26 angeordnet.
Der flexible Abschnitt 26 ist im Bereich seines Außenumfangs hermetisch
dicht an der zuströmseitigen
Seite des zweiten Abschnitts 24 gefügt und im Bereich seines Innenumfangs
auf der zuströmseitigen
Seite des ersten Abschnitts 23 hermetisch dicht gefügt.
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Der
flexible Abschnitt 26, der erste Abschnitt 23 und
der zweite Abschnitt 24 begrenzen dabei einen Membranraum 29,
wobei der in 2 und in 3 dargestellte erste Spalt 27 den
Membranraum 29 mit dem ersten Volumen 36 verbindet.
Der Membranraum 29, der erste Spalt 27 und das
erste Volumen 36 mit der zweiten Ausnehmungen 30 sind
vollständig
mit einem ölartigen,
gasfreien und inkompressiblen Hydraulikmedium ohne Überdruck
gefüllt. Das
Hydraulikmedium kann in anderen Ausführungsbeispielen auch durch
den flexiblen Abschnitt 26 unter einer ständigen Vorspannung
bzw. unter einem ständigen Überdruck
gehalten werden. Die Bildung von Gasblasen im Hydraulikmedium läßt sich
in dieser Weise auch bei hohen Betriebstemperaturen verhindern.
Der flexible Abschnitt 26 ist durch die Auswahl der Materialien
und/oder durch Beschichtung diffusionsdicht.
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Wird
der Aktor 2 über
eine nicht dargestellte elektrische Leitung erregt, so dehnt er
sich schnell aus. Da das Hydraulikmedium über das erste Spiel 35 nicht
schnell genug vom ersten Volumen 36 in den Membranraum 29 abfließen kann,
verhält
sich der Koppler 4 sehr hart, wodurch die Längenausdehnung des
Aktors 2 fast vollständig
auf die Ventilnadel 6 wirkt. Die Ventilnadel 6 wird
entgegen der Vorspannkraft der Rückstellfeder 14 axial
in Abspritzrichtung bewegt. Dadurch öffnet der Dichtsitz und der über die Brennstoffzuführung 11 und
den Brennstoffraum 17 zugeleitete Brennstoff wird über die
Abspritzöffnung 8 in
den nicht dargestellten Brennraum abgespritzt. Langsame Längenänderungen
des Aktors 2 werden durch den Austausch von Hydraulikmedium
zwischen dem ersten Volumen 36 und dem Membranraum 29 ausgeglichen.
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2 zeigt eine ausschnittsweise
schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 im
Bereich des Kopplers 3, ähnlich dem Ausführungsbeispiel
aus 1. Deutlich sichtbar
ist das schematisch dargestellte Spiel 35, welches Idealerweise
zwischen 2 und 10 Mikrometer beträgt und durch den ersten Spalt 27 erzeugt
ist. Wie bereits beschrieben, verbindet der in diesem Ausführungsbeispiel
als Ringspalt ausgeführte
erste Spalt 27 das erste Volumen 36 mit dem Membranraum 29.
In dem in dieser Figur gezeigten Ausführungsbeispiel verbindet neben
dem ersten Spalt 27 eine Leitung 31, welche als
dünne Bohrung
ausgeführt
ist, das erste Volumen 36 mit dem Membranraum 29.
Die Leitung 31 mündet
dabei in die zweite Ausnehmungen 30. Außerdem ist der flexible Abschnitt 26 im
Bereich seines Außenumfangs
an der radialen Außenfläche des zweiten
Abschnitts 24 hermetisch dicht gefügt. Die hydraulischen Eigenschaften
des Kopplers 3 lassen sich durch die Leitung 31 vorteilhaft
verändern.
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3 zeigt eine ausschnittsweise
schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils
1 im Bereich des Kopplers 3, ähnlich dem Ausführungsbeispiel
aus 2. Im Unterschied
zum Ausführungsbeispiel
aus 2 weist der hydraulische
Koppler 3 ein zweites Volumen 37 auf, welches durch
ein Idealerweise 2 bis 10 Mikrometer betragendes
zweites Spiel 38, das durch einen zweiten Spalt 39 erzeugt
ist, mit dem ersten Volumen 36 in Verbindung steht. Der
zweite Spalt 39 ist zwischen der radialen Außenfläche eines
Zwischenstücks 32 und
den radialen Innenflächen
der zweiten Ausnehmungen 30 in Form eines Ringspalt gebildet.
Das rotationszylindrische Zwischenstück 32 greift teilweise
in die hohlzylindrische zweite Ausnehmung 30 ein.
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Die
am Boden der zweiten Ausnehmung 30 angeordnete Tellerfeder 28 stützt sich
andererseits an dem in die zweiten Ausnehmung 30 eingreifenden Ende
des Zwischenstücks 32 ab
und drückt
das Zwischenstück 32 auf
den Boden der dritten Ausnehmungen 34. Das Zwischenstück 32 liegt
dabei plan auf dem Boden der dritten Ausnehmung 34 auf.
Die Tellerfeder 28 drückt
somit über
das Zwischenstück 32 den ersten
Abschnitt 23 und den zweiten Abschnitt 24 auseinander.
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Das
Zwischenstück 32 kann
auch eine Kugel sein.
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In
anderen Ausführungsbeispielen
kann das Zwischenstück 32 hohl
sein, wobei das der Tellerfeder 28 zugewandte Ende geschlossen
ist. Ebenso kann eine Leitung 31 den Membranraum 29 mit.
dem ersten Volumen 36, mit dem zweiten Volumen 37 und/oder
mit dem zweiten Spalt 39 verbinden.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und
kann z. B. auch für
nach innen öffnende
Brennstoffeinspritzventile verwendet werden. Alle Merkmale der Ausführungsbeispiele
sind beliebig miteinander kombinierbar.